收稿日期:2017-04-14;修回日期:2017-05-27
基金项目:国家自然科学基金项目(51278437);广东省自然科学基金资助项目(2014A030313006);福建省自然科学基金资助项目
(2015J01224)
作者简介:胡 华(1968-),男,湖北孝感人,教授,博士,硕士生导师,主要从事岩土工程减灾等方面的研究工作三E-mail:xmhuh@https://www.doczj.com/doc/b817879566.html, 通信作者:谢金华(1988-),男,湖北随州人,助理工程师,硕士,主要从事岩土工程方面的研究工作三E-mail:xiejinhua@https://www.doczj.com/doc/b817879566.html,
doi :10.11988/ckyyb.20170410
2018,35(10):70-76,87
以速率为参量的GM (1,1)滑坡时间预报模型研究
胡 华a ,b ,谢金华a ,b
(厦门大学a.建筑与土木工程学院,福建厦门 361005;b.深圳研究院,广东深圳 518057)
摘 要:以摩擦学和灰色系统为理论基础,建立了以速率为参量的滑坡GM(1,1)时间预报模型,推导出滑坡时间预报公式,结合黄茨滑坡二新滩滑坡进行了预报分析,并与传统的以位移为参量的GM(1,1)二Verhulst 预报模型预报结果进行对比三结果表明:以速率为参量的GM(1,1)滑坡预报模型能够提前预报滑坡;与传统的以位移为参量的GM(1,1)相比,预报时间更接近滑坡实际发生时间;与传统的以位移为参量的Verhulst 模型相比,以速率为参量的GM(1,1)模型不仅能够提前预报滑坡,而且能够更加准确地反映滑坡的位移变化趋势三因此,建议采用以速率为参量的GM(1,1)滑坡时间预报模型对滑坡进行预报分析三
关键词:滑坡预报;GM(1,1)模型;速率参量;摩擦学;灰色系统理论;Verhulst 预报模型
中图分类号:TU433;P642.2 文献标志码:A 文章编号:1001-5485(2018)10-0070-07
1 研究背景
滑坡是世界上比较活跃的自然灾害之一三一旦达到一定规模的滑体沿着软弱结构面下滑时,就有可能对其影响范围内的建筑物(或构筑物)二人员或财产造成严重的损害或损失三因此,为了科学地防治滑坡,减少伤亡和损失,滑坡的预测预报显得更为重要三
自20世纪60年代以来,国内外学者先后提出了30多种滑坡预测预报的方法和模型三这些方法和模型大致可分为5类:①确定性预报模型,如斋藤模型[1]二福囿斜坡时间预报法[2]等;②统计预报模型,其代表性的模型有灰色GM(1,1)模型[3]二Verhulst 模型[4-5]二等;③非线性预报模型,其代表性的模型有突变理论模型[6]二协同预报模型[7]二BP 神经网络模型[8]等;④宏观预报模型,该模型是根据滑坡演化过程中表现出的各种征兆二迹象,如裂缝宽度,滑带土的孔隙率等建立各类滑坡特征相适应的预报模型,模型因滑坡个体差异而不同三⑤空间预报模型,如逻辑回归模型[9-11]二随机森林模型[12]三
从摩擦学的角度看,滑坡演化的本质是构成滑坡
的颗粒或者颗粒团的内摩擦行为三当用电子显微镜观察滑带土的特征时,可以发现滑带土中有许多酥裂
状结构,切砾微断裂,以及放射状或不规则状裂纹;同
时也以观察到碎砾定向排列和颗粒压扁拉长等变形现象,宏观上表现为位移监测曲线呈现波动上升的趋势,这正是滑坡做黏滑运动和蠕滑运动的标志[13]三目前已有的预报模型大都没有考虑滑坡的运动速率对摩擦力的影响三与此同时,现有的预报模型大多数以滑坡的位移为参量建立预报模型三
基于上述分析,有必要考虑滑坡运动速率对摩擦力的影响三该文以黏滑运动和灰色系统为理论基础,建立以速率为参量的GM(1,1)预报模型,并结合黄茨滑坡二新滩滑坡进行实例分析,取得较好的预报效果三
2 滑坡孕育特征和变形运动特性
2.1 滑坡孕育特征
许强[14]根据斜坡的变形-时间曲线特征将滑坡分为:稳定型滑坡二渐进型滑坡二突发型滑坡(图1)三该文用残余抗剪强度[15]σr 二长期抗剪强度σl 二峰值抗剪强度σp 二流变下限强度σcl 以及滑坡的下滑应力强
度σ,这5个强度指标来区分滑坡的类型三当滑坡的下滑应力强度σ小于滑坡的流变下限强度σcl 时,滑坡仅发生弹性变形,不发生宏观的位移;当σcl <σ<σl 第35卷第10期长 江 科 学 院 院 报
Vol.35 No.10 2018年10月
Journal of Yangtze River Scientific Research Institute Oct.2018
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